【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、近年来，随着我国城镇化发展水平的提升，以及社会发展对环境质量提出的更高要求，污水处理量逐年增长，产生的污泥量也逐步增加。污水处理厂采用活性污泥法处理生活污水，每天产生剩余污泥占污水处理量的1％～2％。污泥安全处理处置问题成为城镇固体废物处理的重点与难点之一。
2、市政污泥是污水处理过程中的副产物，富含大量有机物和氮、磷等营养元素，具有潜在的资源化利用价值。市政污泥有机质主要存在于微生物细胞内以及周边的胞外聚合物，生物降解性较差。腐殖酸是污泥有机质的主要成分之一，约占其有机质总量的20％左右，而腐殖酸又是重要的化肥原料、化工原料和水处理药剂，因此，从污泥中回收腐殖酸是污泥资源化利用的可能途径之一。
3、污水磷回收新产物——蓝铁矿(vivianite)是一种非常稳定的磷－铁晶体，一般生成于富磷、富铁，还原性条件(orp＜-300mv)及适中ph(6～9)等水环境中。常常因地质或水处理(铁混凝剂投加)原因，污水而常常含有较多的铁，或者向污水中投加铁，铁极为廉价、易得，特别是可以利用工厂废铁屑、铁刨花、甚至铁锈等。向污水或污泥中投加铁还可用来改善污泥脱水性能等。因此，以蓝铁矿结晶法回收磷，工艺简便、成本低廉，“一举多得”。
4、胞外聚合物大分子的水解和微生物细胞破胞过程，是污泥资源化回收利用的限速步骤，也是影响磷释放到上清液的速度和释放量的关键步骤，从而影响后续结晶法污泥蓝铁矿回收量和纯度。生物酶可由特异微生物产生，成本低廉，绿色环保，具有较大的应用推广空间。利用生物酶法水解预处理工艺
5、铁混凝剂前置投加可以絮凝富集二级出水中的磷，同时对污泥中引入磷和铁盐，形成富磷铁污泥。利用生物酶法厌氧水解预处理富磷铁污泥，促进污泥有机颗粒的快速水解和细胞破解，能够显著提高磷释放速度和释放量。固液分离分离后，富磷铁消化上清液中可直接进行较高纯度蓝铁矿晶体回收。残渣中富含难生物降解微生物源有机物，可以土地利用或作为环境修复材料。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种耦合预处理城市污泥同步回收蓝铁矿和腐殖酸方法，利用铁混凝剂絮凝沉淀污水中的磷，形成富磷铁剩余污泥。生物酶厌氧水解富磷铁污泥，固液分离后，上清液以蓝铁矿的形式回收磷，酶解残渣富集腐殖酸。
2、实现本专利技术的技术方案：一种耦合预处理城市污泥同步回收蓝铁矿和腐殖酸方法，铁混凝剂絮凝沉淀污水中的磷，形成富磷铁剩余污泥。富磷铁污泥经生物酶厌氧水解预处理，固液分离，富磷铁上清液回收蓝铁矿，富腐殖酸残渣可以土地利用。
3、所述城镇污水处理厂污水来源为生活污水，所用生物池出水为二级处理生物池末端泥水混合物。
4、所述铁盐絮凝剂为三氯化铁或硫酸铁，三氯化铁效果最佳。
5、所述复合酶由蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和溶菌酶质量比1：1：1：1混合制成。
6、详细技术方案(图1)如下：
7、a.取生物池末端泥水混合物置于密闭容器中，加入絮凝剂，投加范围10～100mg/l，混凝程序为：200rpm 2min，60rpm 15min。絮凝后的污泥静置，重力沉降30min，污泥和水分离。
8、b.分离后的水的理化性质，例如化学需氧量、总氮、总磷等指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918-2002)一级a标准。
9、c.分离后的污泥富含磷和铁，置于装有搅拌器、可以水浴保温的密闭容器中，加入复合酶，添加比例为2～3％(w/v)，混匀，密闭。
10、d.密闭容器水浴保温45℃，搅拌器转速150rpm，厌氧酶解11～13h，此时厌氧酶解液ph为4.0～4.5。酸性条件下，金属离子溶解，进入上清液。
11、e.静置重力沉降2～3h，残渣和上清液分离。上清液富集磷和铁(图2)，用于蓝铁矿结晶回收磷。残渣中富含腐殖酸等有机物(图8)，可以土地利用或作为环境修复材料。
12、f.富磷铁上清液添加维生素c 0.1mg/l，保证氧化还原电位<-300。采用0.5～1.0mol/l naoh调节ph值至6.0，离心机转速8000rpm，10～15min，去除并获得粗蛋白。分离的粗蛋白可以作为饲料或水泥发泡剂等。
13、g.继续采用0.5～1.0mol/l naoh调节上清液ph至7.0～7.5，蓝铁矿晶体重力沉降，固液分离，获得蓝铁矿结晶。
14、磷和碳资源化回收机理：
15、本专利技术采用fecl3进行絮凝沉淀形成富磷铁剩余污泥，探讨酶预处理过程中磷和铁释放速度和释放量，同时提高蓝铁矿回收的效率和纯度，以及其他形式磷回收，增加磷回收多样性和回收效率，回收腐殖酸等。耦合预处理与蓝铁矿回收机理如下：
16、1.铁盐溶于水后，fe3+通过溶解和吸水发生强烈水解，形成多核羟基络合物，水体中胶体的ξ电位降低，胶体凝聚沉淀，磷从水体中去除，形成富磷铁剩余污泥。
17、2.厌氧条件下，溶菌酶加速裂解污泥微生物细胞壁，提高胞内物质溶出速率，淀粉酶和蛋白酶快速水解大分子有机物为小分子有机物。胞外多聚物和细胞壁等未降解或难降解大分子有机物重力沉降下来。
18、3.厌氧酶解后，混合液ph 4.0～4.5，大部分正磷酸盐磷和铁等金属离子重新释放到水中。静置固液分离，上清液富含磷铁，用于磷回收。残渣中富含腐殖酸等有机物，可以土地利用或作为环境修复材料。
19、4.上清液中添加维生素c 0.1mg/l或通入氮气，保持还原环境，防止fe2+氧化成fe3+。
20、5.为获得纯度较高的蓝铁矿结晶，先采用等电点沉淀法获取富磷上清液中的粗蛋白质沉淀。调节富磷铁上清液ph至6.0，8000rpm离心10min，回收粗蛋白。粗蛋白沉降过程中，卷扫、吸附上清液中残留大分子有机物，降低上清液的浑浊度，进一步澄清上清液。
21、6.蓝铁矿一般生成于富磷、富铁，条件(orp＜-300mv)及适中ph(6～9)等水环境中。继续调节上清液ph至7.0～7.5，形成蓝铁矿结晶。利用密度差异分离提纯蓝铁矿。
22、采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术通过对生物处理池泥水混合物采用铁盐絮凝剂进行絮凝，不仅解决了城市污水除磷的问题，可以简化甚至去除三级物化处理，节省了污水处理的时间和空间。同时使得污泥中富集高浓度的磷，并引入形成蓝铁矿所需的铁。
24、厌氧酶解处理促进城市污泥有机颗粒的快速水解和细胞破解，酶解11～13小时，酶解液ph为4.0～4.5，大部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耦合预处理城市污泥同步回收蓝铁矿和腐殖酸方法，其特征在于：利用对生物处理池末端泥水混合物进行铁盐絮凝剂絮凝沉淀，污泥富集磷和铁。生物酶厌氧水解酸化富磷铁污泥后，分离富磷铁上清液和酶解残渣。对富磷铁上清液进行两步调节pH，分别回收蛋白质和蓝铁矿。
2.一种耦合预处理城市污泥同步回收蓝铁矿和腐殖酸方法，其特征在于：从酶解残渣中回收腐殖酸，用于吸附重金属。
3.根据权利要求1所述的生物处理池末端泥水混合物进行絮凝沉淀，其特征在于：所述絮凝剂为铁盐絮凝剂，进行常规混凝，程序为：200 rpm 2 min，60 rpm 15 min，静置30min。
4.根据权利要求1所述的利用生物酶对富磷铁污泥进行厌氧酶解酸化，其特征在于：所述复合酶包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和溶菌酶，复合比例为1：1：1：1，添加比例为2～3 %（w/v）。水浴保温45 ℃，搅拌器搅拌速度为150rpm，密闭，厌氧酶解11～13小时。之后静置2～3小时，固液分离，获得富磷铁上清液和酶解残渣。
5.根据权利要求1所述的对富磷铁上清液进行两步调节pH，其特征在于：调
6.根据权利要求2所述的腐殖酸吸附重金属，其特征在于：调节上清液pH至6.0，8000rpm离心10～15 min，获得粗蛋白。继续调节上清液pH至7.0～7.5，蓝铁矿结晶，自由沉降分离晶体。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合预处理城市污泥同步回收蓝铁矿和腐殖酸方法，其特征在于：利用对生物处理池末端泥水混合物进行铁盐絮凝剂絮凝沉淀，污泥富集磷和铁。生物酶厌氧水解酸化富磷铁污泥后，分离富磷铁上清液和酶解残渣。对富磷铁上清液进行两步调节ph，分别回收蛋白质和蓝铁矿。
2.一种耦合预处理城市污泥同步回收蓝铁矿和腐殖酸方法，其特征在于：从酶解残渣中回收腐殖酸，用于吸附重金属。
3.根据权利要求1所述的生物处理池末端泥水混合物进行絮凝沉淀，其特征在于：所述絮凝剂为铁盐絮凝剂，进行常规混凝，程序为：200 rpm 2 min，60 rpm 15 min，静置30min。
4.根据权利要求1所述的利用生物酶对富磷铁污泥进行厌氧酶解酸化，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：成庆利，牛渤超，司璟璐，裴彦斌，王龙，
申请(专利权)人：成庆利，
类型：发明
国别省市：
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